DE2825729C2

DE2825729C2 -

Info

Publication number: DE2825729C2
Application number: DE2825729A
Authority: DE
Inventors: Karl Lennart Stockholm Se Litzberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-15
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1989-10-26
Also published as: DK148332C; DE2825729A1; FI781861A7; DK260978A; DK148332B; SE403316B; NO782038L

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewin nung aus einer Flüssigkeit, insbesondere aus Abwasser, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for heat recovery from a liquid, in particular from wastewater, according to Preamble of claim 1.

Bei der aus der DE-OS 24 20 867 bekannten Vorrichtung der vorstehend bezeichneten Gattung wird das Abwasser der ersten Kammer zugeführt, die über einen Überlauf mit der zweiten Kammer in Verbindung steht. Die zweite Kammer enthält Wärme tauscherelemente, die zu einer Wärmepumpeneinheit gehören und wärmeseitig von dem Abwasser der zweiten Kammer beaufschlagt sind. Zur Abführung des Abwassers nach Wärmerückgewinnung dient ein Ablaß am Boden der zweiten Kammer. Vor dem Überlauf von der ersten zur zweiten Kammer ist ein Schmutzfängergitter vorgesehen, zu dessen gelegentlicher Reinigung entgegen der Abwasserdurchlaufrichtung eine Frischwasserstrahleinheit dient. Zur Abführung von Abwassersediment und durch das Schmutzfängergitter zurückgehaltenen Grobteilen dient ein be sonderer Ablaß am Boden der ersten Kammer. Bei dieser bekann ten Vorrichtung sind keinerlei Maßnahmen vorgesehen, um das Abwasser in der zweiten Kammer, abgesehen von der Zuführung und der Abführung, strömen zu lassen; es sind auch keine Mit tel vorgesehen, sich an den Wärmetauscherelementen ausbil dende Ablagerungen aus Verunreinigungen des Abwassers abzu bauen bzw. in ihrer Entstehung zu verhindern.In the device known from DE-OS 24 20 867 The above-mentioned type is the wastewater of the first Chamber fed through an overflow with the second Chamber communicates. The second chamber contains heat exchanger elements belonging to a heat pump unit and wastewater from the second chamber are. For the discharge of waste water after heat recovery serves a drain at the bottom of the second chamber. Before the overflow from the first to the second chamber is a strainer grille provided for its occasional cleaning against the Waste water flow direction a fresh water jet unit serves. For the discharge of sewage sediment and through the Dirt trap grit retained coarse parts serves a be special drain at the bottom of the first chamber. With this, No measures are provided to th device Waste water in the second chamber, apart from the feed and the exhaustion to flow; there are also no co-workers tel provided to train on the heat exchanger elements remove deposits from contaminants in the wastewater build or prevent in their creation.

Des weiteren ist aus der DE-OS 25 30 952 eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser bekannt, bei der in dem Zwi schenraum zwischen zylindrisch ausgebildeten Rohrmänteln zur Verhinderung von Ablagerungen bereits paddelähnliche Schau feln vorgesehen sind, die in ihrer konkreten Gestaltung als Schaber ausgebildet sind. Diese Schaber sind über Arme, an denen sie befestigt sind, mittels einer Antriebseinheit an den zylindrisch ausgebildeten Rohrmänteln des Wärmetauschers entlang bewegbar. Die Antriebsleistung für diese Entlangbewe gung ist in Folge der mit ihr verbundenen Reibung verhältnis mäßig groß. Im übrigen bedeutet die notwendige Vorsehung ei ner Antriebseinheit nur zu dem genannten Zweck einen unver hältnismäßig hohen Konstruktions- und Kostenaufwand.Furthermore, from DE-OS 25 30 952 a device for Heat recovery from wastewater known, in which in the Zwi space between cylindrical tube jackets Prevention of deposits already looking like a paddle fels are provided, which in their concrete design as Scraper are trained. These scrapers are over arms, on to which they are attached by means of a drive unit the cylindrical tubular jackets of the heat exchanger movable along. The driving power for this movement is due to the associated friction ratio moderately large. For the rest, the necessary providence means egg ner drive unit only for the stated purpose an un relatively high design and cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die eingangs hin sichtlich ihrer Gattung bezeichnete Vorrichtung so auszubil den, daß neben der Zuführung und der Abführung des Abwassers innerhalb der zweiten Kammer dort eine Strömung des Abwassers erreichbar ist, die ihrerseits bereits die Ablagerung von Verschmutzungen am Wärmetauscher reduziert; darüber hinaus soll auch die Möglichkeit erreicht werden, die Wärmetauscher elemente von Ablagerungen reinigen zu können, um so insgesamt eine erhöhte Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit bei zugleich möglichst hohem Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erreichen.The invention is based on the object, the beginning to clearly train their genre designated device that in addition to the supply and discharge of the waste water there is a flow of waste water within the second chamber is reachable, which in turn is already the deposit of Contamination on the heat exchanger reduced; Furthermore the possibility should also be achieved of the heat exchanger to be able to clean elements of deposits, so as a whole increased reliability and operational safety at the same time the highest possible efficiency of the heat exchanger to reach.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 specified features.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.Advantageous further developments can be found in the subclaims see.

Zur Erreichung der angestrebten Strömung in der zweiten Kam mer dient zunächst die im Querschnitt kreisrunde Gestaltung sowie darüber hinaus der im Zentrum der zweiten Kammer dreh bar gelagerte Arm mit den an ihm befestigten Schaufeln. Durch die Drehbarkeit des Armes und damit der Schaufeln wird eine Durchströmung der zweiten Kammer erreicht, also das Abwasser dort in Bewegung gehalten, wodurch bereits die Tendenz zur Bildung von Ablagerungen reduziert ist. Diese Bewegung des Abwassers in der zweiten Kammer führt zugleich zu einer Durchspülung der Verbindungsöffnungen zwischen der ersten und zweiten Kammer und auch dort zu einer reinigenden Wirkung. Die Ausstattung des als Schaufeln ausgebildeten Paddels mit borstenähnlichen Organen führt zu einem ständigen praktisch reibungsfreien Vorbeistreichen an den Wärmetauscherelementen mit daraus resultierender Säuberung der selben von etwaigen Ablagerungen und sich zugleich einstellender Verhinderung des Aufbaus von Ablagerungen.To achieve the desired flow in the second kam First of all, the circular design in cross-section serves as well as the one rotating in the center of the second chamber arm with the shovels attached to it. By the rotatability of the arm and thus the blades becomes one Flow through the second chamber reached, i.e. the waste water kept moving there, which already has a tendency to Formation of deposits is reduced. This movement of the Waste water in the second chamber also leads to one Flushing the connection openings between the first and second chamber and also there for a cleaning effect. The equipment of the paddle designed as blades with bristle-like organs leads to a constant practical smoothly brushing past the heat exchanger elements with resulting cleaning of the same from any Deposits and at the same time preventing the Build-up of deposits.

Die in den Verbindungsöffnungen zwischen den beiden Kammern vorgesehenen Gitter lassen sich durch die in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehene Verwendung eines in seiner Dreh richtung umschaltbaren Motors, der dem Antrieb des die Schau feln tragenden Armes dient, mal in der einen Richtung und mal in der anderen Richtung durchspülen, so daß besondere Ein richtungen zur Sauberhaltung der Gitter nicht notwendig sind.The in the connection openings between the two chambers provided grids can be advantageous in that Training intended use of one in its rotation direction switchable motor that drives the show serving arm, sometimes in one direction and sometimes rinse in the other direction so that special one directions for keeping the grids clean are not necessary.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below ter described in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung gemäß der Linie I-I nach Fig. 2, Fig. 1 shows a longitudinal section through a device for heat recovery in accordance with the line II in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung längs der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section of the device along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Schaufel längs der Linie III-III in Fig. 1. Fig. 3 shows a section through a blade along the line III-III in FIG. 1.

Im Anschluß an eine erste Kammer 1 ist eine zweite Kammer 4 angeordnet, die mit der ersten Kammer 1 über mit Gitter ver sehene Öffnungen 5, 6 in kommunizierender Verbindung steht; die Gitter hindern größere, nicht sedimentierte Schlammteile daran, in die zweite Kammer 4 zu gelangen. Gemäß Fig. 2 sind die Öffnungen 5, 6 in einem Abstand voneinander und in einer die Kammern 1 und 4 voneinander trennenden Wand 7 angeordnet.Following a first chamber 1 , a second chamber 4 is arranged, which communicates with the first chamber 1 via openings 5, 6 provided with a grid; the grids prevent larger, non-sedimented sludge parts from entering the second chamber 4 . Referring to FIG. 2, the openings 5 located at a distance from each other and in a the chambers 1 and 4 from each other, separating wall 7 6.

Die zweite Kammer 4 ist zylindrisch gestaltet und mit einem Bodenab lauf, der in einen Auslaß 9 mündet, versehen, der tiefer liegt als die Leitungseinmündung 2 der Kammer 1.The second chamber 4 is cylindrical and with a Bodenab running, which opens into an outlet 9 , which is lower than the line mouth 2 of the chamber 1st

In der zweiten Kammer 4 sind Wärmetauscherelemente 10 in Form von doppelwandigen, zylindrischen Rohrmänteln konzentrisch so zu einander angeordnet, daß ein Abstand a zwischen den Mantel flächen besteht. Dieser Abstand a besteht auch zwischen der Wand 11 der zweiten Kammer 4 und dem äußersten Rohrmantel sowie zwi schen einem zentralen Kernkörper 12 der zweiten Kammer 4 und dem in nersten Rohrmantel. Die Wärmetauscherelemente 10 sind über (nicht dargestellte) Rohrleitungen für einen geeigneten Kälte- oder Wärmeträger, der durch die Rohrmäntel zirkuliert, an eine (nicht dargestellte) Wärmepumpe bekannter Art angeschlossen.In the second chamber 4 , heat exchanger elements 10 are arranged concentrically to one another in the form of double-walled, cylindrical tube jackets so that there is a distance a between the jacket surfaces. This distance a also exists between the wall 11 of the second chamber 4 and the outermost tubular jacket and between a central core body 12 of the second chamber 4 and in the first tubular jacket. The heat exchanger elements 10 are connected via pipes (not shown) for a suitable refrigerant or heat transfer medium which circulates through the pipe jackets to a heat pump (not shown) of a known type.

Die Rohrmäntel haben glatte Flächen und sind völlig von der Wärme abgebenden Flüssigkeit umgeben, deren Niveau mit 13 be zeichnet ist.The pipe jackets have smooth surfaces and are completely surrounded by the heat-emitting liquid, the level of which is 13 .

Mittels eines (nicht dargestellten) Motors ist ein Arm 14, der sich über den Durchmesser der zweiten Kammer 4 erstreckt, mit seinem Drehzentrum im Zentrum der zweiten Kammer 4 drehbar angeord net. Schaufeln 15 sind an dem Arm 14 befestigt und erstrecken sich zwischen den Rohrmänteln bzw. den Kammerwänden und den diesen jeweils benachbarten Rohrmänteln nach unten. Die Schaufeln 15 sind symmetrisch auf jeder Seite des Rotations zentrums angeordnet. Der Motor hat eine stufenlose Umlaufge schwindigkeitsregelung und ist auch reversibel betreibbar.By means of a (not shown) motor, an arm 14 , which extends over the diameter of the second chamber 4 , is rotatably arranged with its center of rotation in the center of the second chamber 4 . Blades 15 are fastened to the arm 14 and extend downward between the pipe jackets or the chamber walls and the pipe jackets adjacent to them. The blades 15 are arranged symmetrically on each side of the center of rotation. The engine has a continuously variable speed control and can also be operated reversibly.

Gemäß Fig. 2 liegen die Öffnungen 5, 6 auf zwei (imaginären) Tangenten, die in der zweiten Kammer 4 und hauptsächlich rechtwinklig gegen die Öffnungen 5, 6 liegen. Diese Tangenten schneiden sich kurz vor der ersten Kammer 1. Die Gitter in den Öffnungen 5, 6 können von geeigneter Art und beispw. zwei- oder dreifach sein.Referring to FIG. 2, the openings 5, 6 (imaginary) on two tangents which lie in the second chamber 4 and mainly at right angles to the openings 5, 6. These tangents intersect just before the first chamber 1 . The grids in the openings 5, 6 can be of a suitable type and, for example, two or three times.

Der Wärmeübergang vom Abwasser zum Wärmeträger erfolgt in der Weise, daß das Abwasser mittels der Schaufeln 15, angetrieben vom Motor, in der zweiten Kammer 4 zur Rotation (Pfeil A) ge bracht wird. Das in Rotation versetzte Wasser strömt in der zweiten Kammer 4 um, und in Abhängigkeit davon, ob Abwasser über die Leitung 2 einströmt, fließt eine gleichwertige Wassermenge durch den Auslauf 9 ab. Ein Teil des in der zweiten Kammer 4 zirku lierenden Wassers strömt durch die vergitterten Öffnungen 5, 6 aus der zweiten Kammer 4 aus und in die erste Kammer 1 ein (Pfeil B). Aus der ersten Kammer 1 fließt folglich außer neu zulaufendem Abwasser auch früher aus der zweiten Kammer 4 zugeflossenes Wasser durch die Öffnung 5 aus (Pfeil C). Demzufolge nimmt auch Wärmeenergie des Abwassers oder Schlamms in der ersten Kammer 1 am Wärmeübergang im Wärmetauscher teil.The heat transfer from the waste water to the heat transfer medium takes place in such a way that the waste water is brought to rotation (arrow A) by means of the blades 15 , driven by the engine, in the second chamber 4 . The water set in rotation flows around in the second chamber 4 and, depending on whether wastewater flows in via the line 2 , an equivalent amount of water flows out through the outlet 9 . Part of the circulating water in the second chamber 4 flows through the grated openings 5, 6 from the second chamber 4 and into the first chamber 1 (arrow B) . As a result, in addition to new wastewater, water previously flowing from the second chamber 4 also flows out of the first chamber 1 through the opening 5 (arrow C) . Accordingly, thermal energy of the waste water or sludge in the first chamber 1 also participates in the heat transfer in the heat exchanger.

Der Wärmeübergang vom zirkulierenden Wasser auf die Wärme aufnehmenden Flächen der Rohrmäntel steht in direktem Ver hältnis zu der Geschwindigkeit des Wassers und dem Turbulenz grad. Dadurch, daß mittels des Motors die Geschwindigkeit der Schaufeln stufenlos variierbar ist, erhält man zeitlich va riable Effekte der Wärmeabführung aus dem Abwasser im Ver hältnis zu der variierenden zugeführten Energie im Wasser, d. h. im Verhältnis zu den Variationen der Menge und der Tem peratur des Abwassers. Die Rotationsgeschwindigkeit des Arms 14 und damit der Effekt der Wärmeabführung aus dem Wasser kann beispw. durch den Einfluß eines die Temperatur angeben den Organs (eines Thermostats) im Wasser gesteuert werden.The heat transfer from the circulating water to the heat-absorbing surfaces of the pipe jackets is directly related to the speed of the water and the degree of turbulence. Because the speed of the blades can be varied continuously by means of the motor, time-variable effects of heat dissipation are obtained the wastewater in relation to the varying supplied energy in the water, ie in relation to the variations in the amount and the temperature of the wastewater. The speed of rotation of the arm 14 and thus the effect of the heat dissipation from the water can be controlled, for example, by the influence of an organ (a thermostat) in the water which indicates the temperature.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann jede Schaufel 15 die Form eines paddelartigen Körpers 16 aufweisen, der sich über die gesamte Höhe der Rohrmäntel erstreckt. Die Breite des Paddels 16 ist kleiner als der Abstand a. An den den Man telflächen zugewandten Kanten des Paddels 16 sind Walzen 17 angeordnet, die mit geeigneten Borsten 18 versehen und frei drehbar in einem Stützlager 19 des Paddels 16 aufgenommen sind. Weil das Paddel 16 zusammen mit den Walzen 17 den Zwi schenraum a völlig ausfüllt, streichen die Borsten 18 gegen die Wärme aufnehmenden Flächen der Rohrmäntel unter gleich zeitig rollender Bewegung. Dadurch wird die Turbulenz erhöht; gleichzeitig wird die Ablagerung von Verunreinigungen auf den Flächen verhindert oder zumindest verzögert.As shown in FIG. 3, each blade 15 may be in the form of a paddle-like body 16 that extends over the entire height of the tubular jacket. The width of the paddle 16 is smaller than the distance a . At the man facing the edges of the paddle 16 rollers 17 are arranged, which are provided with suitable bristles 18 and are freely rotatable in a support bearing 19 of the paddle 16 . Because the paddle 16 completely fills the inter mediate space a together with the rollers 17 , the bristles 18 strike against the heat-absorbing surfaces of the pipe jackets with a simultaneously rolling movement. This increases the turbulence; at the same time, the deposition of contaminants on the surfaces is prevented or at least delayed.

Wenn Wasser aus der ersten Kammer 1 in die zweite Kammer 4 durch die Öff nung 5 und deren Gitter fließt, sind diese in erhöhtem Ausmaß einer Verstopfungsgefahr ausgesetzt. Diese Tendenz kann da durch verhindert werden, daß die Drehrichtung des Arms 14 um gekehrt wird, wodurch eine entgegengesetzt gerichtete Strö mung ausgebildet wird. Das Wasser strömt dann durch die Öff nung 5 in die erste Kammer 1 ein und durch die Öffnung 6 aus. Damit reinigt das Wasser die Öffnung 5 automatisch. Die Versto pfungsgefahr der Gitter ist hierdurch auf einfache Art ver hindert.If water flows from the first chamber 1 into the second chamber 4 through the opening 5 and the grid thereof, these are exposed to an increased degree of risk of clogging. This tendency can be prevented by the fact that the direction of rotation of the arm 14 is reversed, whereby an oppositely directed current is formed. The water then flows through the opening 5 in the first chamber 1 and out through the opening 6 . So that the water automatically cleans the opening 5 . The risk of clogging of the grille is thereby prevented in a simple manner.

Die mit Borsten 18 versehenen Walzen 17 können leicht aus tauschbar gemacht werden, um eine effektive Reinigung der Mantelflächen zu bewirken. Die Walzen 17 können auch zwangs weise von einem Rotor angetrieben werden. Die Innenseiten der Rohrmäntel können auf bekannte Weise mit Flächen vergrößern den Flanschen zwecks besserer Wärmeübertragung an den bzw. von dem Kälte- und Wärmeträger versehen werden, der aus Freon R 12 oder R 22 bestehen kann. Der Wärmetauscher kann auch aus schraubenlinienförmig gewickelten Rohren mit vierkantigem oder eventuell kreisförmigem Profil ausgeführt werden.The rollers 17 provided with bristles 18 can easily be made exchangeable in order to effect an effective cleaning of the outer surfaces. The rollers 17 can also be driven forcibly by a rotor. The inside of the pipe jackets can be provided in a known manner with surfaces to enlarge the flanges for the purpose of better heat transfer to or from the cooling and heat transfer medium, which can consist of Freon R 12 or R 22. The heat exchanger can also be made from helically wound tubes with a square or possibly circular profile.

Natürlich kann diese Konstruktion auch in der Industrie und für die Wärmegewinnung aus Tagwasser Anwendung finden.Of course, this construction can also be used in industry and are used for heat recovery from day water.

Bei kleineren Anlagen sowie kleineren Wohnhäusern und Villen kann es angebracht sein, anstelle eines stufenlos umlaufge schwindigkeitsgeregelten Motors einen Motor mit intermittie rend regelbarer Umlaufgeschwindigkeit zu verwenden.For smaller systems as well as smaller houses and villas it can be appropriate instead of a continuously circulating speed-controlled engine an engine with intermittent rend adjustable speed to use.

Aufgrund der starken Veränderlichkeit der Abwasserströmung - beispw. fließt während der Nacht kaum Abwasser ab - kann, um den Wärmeaustausch zu erhöhen, die Anordnung so gestaltet werden, daß das Abwasser, aus dem die Wärme schon entzogen ist, aus den Kammern 1 und 4 mit Hilfe einer Pumpe 3 herausge pumpt wird. Das neu zufließende Abwasser muß nicht dazu ver wendet werden, in den Kammern 1 und 4 befindliches kaltes Wasser aufzuwärmen.Due to the strong variability of the wastewater flow - for example, hardly any wastewater flows out at night - the arrangement can be designed in such a way that the wastewater, from which the heat has already been extracted, can be removed from the chambers 1 and 4 to increase the heat exchange A pump 3 is pumped out. The newly flowing wastewater does not have to be used to warm up cold water in chambers 1 and 4 .

Claims

1. Device for heat recovery from a liquid, in particular from wastewater, with an inlet have the first chamber, a connection with this through openings in connection, a drain having a second chamber and arranged in the second chamber, can be flowed through by a heat carrier Heat exchanger elements, characterized in that the second chamber ( 4 ) is circular in cross section, that the heat exchanger elements ( 10 ) are arranged concentrically in the second chamber ( 4 ) and each consist of cylindrical tubular sleeves which are at a radial distance ( a) are arranged to each other that a extending over the diameter of the second chamber ( 4 ) he extending arm ( 14 ) in the center of the second chamber ( 4 ) is rotatably mounted bar and that on the arm ( 14 ) blades ( 15 ) is arranged are, which extend into the radial spacing spaces of adjacent heat exchanger elements ( 10 ) over their entire axial length, wherein each of the blades ( 15 ) in the form of a paddle has brush-like members ( 17, 18 ) on their edges facing the tubular jackets of the heat exchanger elements ( 10 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the brush-like members designed as bristles ( 18 ) provided rollers ( 17 ) and rotatably mounted on the paddle-like blades ( 15 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the arm ( 14 ) can be driven by a motor which can be switched in its direction of rotation with stepless speed control.

4. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that in the openings ( 5, 6 ) between the two chambers ( 1, 4 ) separation grids are arranged.